高应变检测方案

高应变法基桩检测

施工方案

广州亚邦工程勘察有限公司

2010年6月11日

一、工作内容及目的

对本工程的基桩进行高应变法检测，目的是检测桩身结构完整性，计算基桩的竖向抗压承载力。

二、检测人员

现场由2～3名持检测上岗证的技术人员负责测试。

三、检测设备

检测采用武汉岩海公司生产的RS-1616K(P)桩基动测仪。检测仪器设备及现场联接如图1。

注：A1、A2加速度传感器F1、F2力传感器

四、检测原理

高应变动力试桩的基本原理：用重锤冲击桩顶，使桩—土产生足够的相对位移，以充分激发桩周土阻力和桩端支承力，通过安装在桩顶以下桩身两侧的力和加速度传感器接收桩的应力波信号，应用应力波理论分析处理力和速度时程曲线，从而判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。

假设桩为一维线弹性杆，测点下桩长为Ｌ，横截面积为Ａ，桩材弹性模量为E，桩材质量密度为ρ，桩身内应力波传播速度（俗称弹性波速）为C（C 2 =E/ρ），广义波阻抗或桩身截面力学阻抗为

Z = A ρC ；其桩身应力应变关系可写为：

假设土阻力是由静阻力和动阻力两部分组成：

推导可得桩的一维波动方程：

分析方法采用Case 法和实测曲线拟合法：

记冲击速度峰对应时间为t 1，t 2＝t 1+2L/C 为桩底反射对应时间，根据实测的力、速度曲线F(t)、V(t)推导可得case 法判定桩的承载力的计算公式为：

对于等截面桩，桩顶下第一个缺陷对应的完整性系数由下式计算：

其中：

R x ──缺陷点X 以上的桩周土阻力；

缺陷位置可根据缺陷反射波的对应时间t x 由下式确定：

实测曲线拟合法采用了较复杂的桩－土力学模型，选择实测力或速度或上行波作为边界条件进行拟合，拟合完成时计算曲线应与实测曲线

ε

ε

σ⋅⋅=⋅=E A F E d

s R R R +=A

R x u c t u ⋅-∂∂=∂∂ρ22

2222

1t t c

L x x -=2)

()()(2

)

()()(111x x x t V Z t F t F t V Z t F t F ⋅-=

↑⋅+=

↓)

()()()(11x x x t F t F t F R t F ↑-↓↑+-↓=

β2

)

()()

1(2)()()

1(2211t V Z t F J t V Z t F J R c c c ⋅-++⋅+-=

基本吻合，桩侧土摩阻力应与地质资料基本相符，贯入度的计算值应与实测值基本吻合，从而获得桩的竖向承载力和桩身完整性。

五、技术要求：

（一）桩头处理

1、预制桩

（1）若桩头高出地面大约 2.0～2.5倍桩径，则将桩周围（2.2×

2.2m）范围内地面平整后可用试桩。

（2）若桩头高出地面不够2.0倍桩径，或低于地面，则以桩为中心挖有关2.2×2.2m的方坑，使桩顶高坑底大约为2.0倍桩径，

坑底须平整。

（3）若桩头高出地面大约2.5倍桩径以上，则应锯掉，使桩顶离地面大约为2.0倍桩径。

2、捶击沉管灌注桩

（1）将桩头浮浆打掉，桩顶打平，锯掉钢筋，使与桩顶面平齐。（2）以桩为中心挖有关2.2×2.2m方坑，使桩顶高坑底大约为2.0倍桩径，坑底须平整。

3、挖孔桩和钻孔桩

（1）Ф800(设计>200T)、Ф1000、Ф1200钻孔桩需求说明，如图二所示、

a、将桩顶浮浆打掉，保留原桩身钢筋。

b、用高标号砼，加早强剂、减水剂捣接桩头，桩头内布钢筋

三层，规格结构、尺寸如图二所示。

c、驳接面要够标号，并要清洗干净。

d、试桩尺寸如图二所示：

①驳接面深<1.3D时，坑底到驳接面要求保持400高。

②驳接面深>1.3D时，灌注桩顶应高于坑底1.3D。

e、场地要能进入16T汽车吊，且阵车后，要求车尾到要测桩

距≤6米。

（2）挖孔桩和大直径钻孔桩，如图三所示

a、将桩头浮浆打掉，使砼达到设计强度，保留原桩身钢筋。

b、将驳接面清洗干净，用高标号砼驳接桩头，可加早强剂、

减水剂。

c、在新驳接桩头内布竖向钢筋、环行箍筋和三层钢筋网，人

图三所示。

d、在桩两侧对称地开挖两个坑（宽0.8m、长1m、坑底离桩

顶1.5D），以便安装传感器。

e、场地应能行走16吨汽车吊，吊车车尾离被检测桩中心的

距离≤6米。

（二）场地要求

1、场地应能行走16吨汽车吊。工地应准备好220V电源

及若干桩头垫板。

（三）执行标准

《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）、《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）。

（四）检测开始时间规定

1、灌注桩：被检测灌注桩的龄期不小于28天或预留同条件养护试块强度达到设计强度，桩帽强度达到设计要求，且休止时间符合下表规定：

休止时间

土的类别休止时间（天）

砂土7

粉土10

粘性土非饱和15 饱和25

注：对于泥浆护壁灌注桩，宜适当延长休止时间

2、预制桩：休止时间符合上表规定即可。（五）现场检测

1)资料收集

收集工程概况、成桩情况(设计资料、施工记录、桩位平面图等)、工程地质资料，见附表1、附表2（打入式预制桩）、附表3（静压预制桩）、附表4（灌注桩）

2)测试步骤

检测严格执行相关检测规范、仪器操作规程，获得准确合理的野外一手资料，储存于测试仪器的存储器中。具体实施步骤如下：将力和加速度传感器安装在桩顶下距桩顶二倍桩径处，用吊车吊起重锤到一定高度，让重锤自由落下冲击桩顶，通过检测仪器接收桩的应力波信号，现场分析信号是否合理，如果获得的信号满足要求，则储存于仪器中；如果测试信号不满足要求，则检查、分析原因，并采取相应措施，直至获得合理信号；一般储存于仪器中的检测曲线，每条桩不少于二条。

（六）资料分析

将野外检测资料传输于计算机中，用相关分析软件根据一维应力波理论分析处理力和速度时程曲线，判定桩的承载力和评价桩身质量完整性。

根据所测波形特性，结合桩的砼设计强度等级要求，将工程桩身结构的完整性按四类划分：

Ⅰ类：桩身完整；

Ⅱ类：桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥；

Ⅲ类：桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响；

Ⅳ类：桩身存在严重缺陷。